【摘 要】
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负热膨胀材料近年来快速发展,其在电子、医疗、通信、航天等高精尖领域都有重要应用,其中磁性相变负热膨胀合金由于其较大的负热膨胀效应以及良好导热导电性能而得到了广泛关
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负热膨胀材料近年来快速发展,其在电子、医疗、通信、航天等高精尖领域都有重要应用,其中磁性相变负热膨胀合金由于其较大的负热膨胀效应以及良好导热导电性能而得到了广泛关注。但是此类合金由于剧烈的相变以及大的晶格常数变化,通常力学性能很差,且负热膨胀响应温区较窄,这些问题阻碍了此类合金的进一步研究和应用。我们选取了具有巨大负热膨胀效应的La（Fe,Si）13磁性合金作为研究对象,通过在体系中加入过量Fe元素的方式制备得到了La（Fe,Si）13/α-Fe复合材料。我们利用正热膨胀的α-Fe相补偿基体1:13相的负热膨胀效应,当α-Fe相体积百分比达到31.08%时,体系在261-282 K温区取得极低的热膨胀系数(αl=-6.55×10-7 K-1),实现了零热膨胀效应。此外,α-Fe相作为典型的增强相,有效阻碍了裂纹扩展,复合材料的机械完整性和抗压强度大幅提升,其中LaFe18.2Co1.2Si1.6零热膨胀样品的抗压强度达到970 MPa。同时,复合材料的导热和导电性能也有了一定提升。此外,我们选取了磁性负热膨胀Hf1-xTaxFe2合金作为研究对象,通过调节体系中Ta元素的掺杂量来实现热膨胀系数的调控。研究发现,Ta元素的含量在影响体系负热膨胀效应的同时,对低温区的热膨胀性能也有显著影响。其中x=0.13样品在124-230 K（?T=106 K）区间具有极小的平均线膨胀系数αl=2.7×10-7 K-1,是典型的零热膨胀现象。进一步研究发现,体系中零热膨胀效应是由晶胞中6h和2a处Fe原子的异步磁有序以及2a处Fe原子缓慢持续磁有序所导致的。
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